木腐菌在生物技術(shù)中的應(yīng)用任國輝

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1、.《生物修復(fù)理論與方法》木腐菌在生物技術(shù)中的應(yīng)用班級：2015級環(huán)境工程姓名：任國輝2015年12月15日..木腐菌在生物技術(shù)中的應(yīng)用2015級環(huán)境工程任國輝摘要：根據(jù)木腐菌對木材腐朽類型不同，可以將木腐菌分成三個主要類群:白腐菌、褐腐菌和軟腐菌。這些菌類被越來越多地應(yīng)用于各種生物技術(shù)，包括制作木材、造紙、紡織、生物能源、生物燃料和生物修復(fù)。本文綜述了各種生物技術(shù)中木腐真菌及其關(guān)鍵酶的應(yīng)用，概述了未來的發(fā)展前景，通過生物技術(shù)將木腐菌應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，可產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)價值。隨著生物技術(shù)的發(fā)展這些菌類將越來越多的被用于工業(yè)

2、生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：木腐菌木質(zhì)素生物技術(shù)生物質(zhì)酶木材腐朽菌是生物多樣性的重要組成部分，在森林生態(tài)系統(tǒng)中起著關(guān)鍵的降解還原作用[1]。同時，木材腐朽菌還是重要的生物資源，與人類的生產(chǎn)與生活密切相關(guān)，具有重要的經(jīng)濟(jì)價值。因此，木腐菌一直是真菌研究的重點領(lǐng)域之一。木材腐朽是指木材細(xì)胞壁被真菌分解而引起的木材糟爛和解體的現(xiàn)象木材中菌絲的蔓延擴(kuò)展與木材的生物分解主要由木材本身的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)決定[2]。因而,不同種木材所受的腐朽程度也各不相同。真菌腐朽是對木材破壞最嚴(yán)重的一種方式,因為真菌腐朽可以迅速導(dǎo)致木材結(jié)構(gòu)的破壞,即使在真菌腐朽的

3、初期,木材的力學(xué)強(qiáng)度也會發(fā)生急..劇降低[3]。木腐菌是腐生真菌的主要類群，主要是指能夠分解木材獲得營養(yǎng)而生存的一大類真菌。在森林生態(tài)系統(tǒng)中，木材腐朽菌能將木材中的木質(zhì)素、纖維素和半纖維素等大分子降解為小分子，從而完成系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)。木材腐朽菌主要包括擔(dān)子菌亞門(Basidiomyco-ta)和子囊菌亞門(Ascomycota)以及半知菌類的部分真菌，這類真菌具有擔(dān)子果或子囊果，屬于大型真菌的一個類群[8]。木材腐朽菌能將木材中的木質(zhì)素、纖維素和半纖維素降解為植物可以利用的營養(yǎng)物質(zhì),從而完成系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán),并且在

4、木材腐朽分解的過程中，木腐菌的出現(xiàn)和演替有一定的規(guī)律性，不同時期都有其優(yōu)勢種存在，并對木材腐朽的進(jìn)程起決定性作用。菌根真菌作為生態(tài)系統(tǒng)組分，它對物質(zhì)循環(huán)，種間關(guān)系和群落的影響以及在生態(tài)系統(tǒng)變化過程中都起著非常重要的作用，是生態(tài)系統(tǒng)的重要組分在自然環(huán)境中,由于木質(zhì)纖維素的三大成分[9]:纖維素半纖維素和木質(zhì)素在不同的木質(zhì)纖維素有機(jī)物中的比例各不相同,因此不同微生物對其降解能力也會隨著纖維素類物質(zhì)組成成分的變化而不同,這是造成在木質(zhì)纖維素類物質(zhì)分解過當(dāng)中微生物群落結(jié)構(gòu)和組成會發(fā)生變化的主要原因,此外自然環(huán)境的分含量也是影

5、響微生物群體組成的因素,正是由于微生物的菌群發(fā)生改變,相應(yīng)的分泌的降解木質(zhì)纖維的酶系也隨之變化陣。微生物在降解木質(zhì)纖維素的過程當(dāng)中是按照一定次序出現(xiàn)而發(fā)揮作用的,研究表明,在木質(zhì)纖維素降解的最初階段主要以細(xì)菌為主,大多分布在木材濕度較大的組織中,..而真菌以木材軟腐菌中的子囊菌。接合菌和一些半知菌為主,軟腐菌并不能造成木材的腐朽但是卻能使木材的抗腐能力明顯降低,接著這些非木腐菌快速繁殖為子實體,但是隨著木質(zhì)纖維素降解過程的深入,這類菌群對環(huán)境的競爭力和忍耐力逐漸減弱,因此被木材腐朽菌取代。木材腐朽菌快速占有利用資源,

6、保持適當(dāng)?shù)姆N群密度使分解進(jìn)入穩(wěn)定階段,而在木材朽化到最后階段時木材木腐菌也很有可能會被競爭能力更強(qiáng)的種類所代替。木腐菌作用后,木材變?yōu)樾酄罨蛘叻鬯闋?主要以無定形的腐殖質(zhì)為主,因此木腐菌逐漸被土壤習(xí)居菌中的青霉、毛霉、鐮刀菌等代替。因此,在自然界中微生物依據(jù)自身特性形成適應(yīng)所處環(huán)境的生態(tài)策略,同樣在微生物菌群互相協(xié)調(diào)共同作用下完成木質(zhì)纖維素的生物分解。白腐菌在降解木材的過程中,菌絲沿著細(xì)胞腔蔓延,主要集中在紋孔處，在菌絲下細(xì)胞壁被分解出一條溝槽,它可從細(xì)胞腔到復(fù)合胞間層,逐漸降解纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，在降解的過程

7、中,植物體中小分子碳源和半纖維素首先被利用,以提供菌絲生長及降解木質(zhì)素的碳源和能源。然后半纖維素和木質(zhì)素發(fā)生降解,最后纖維素、半纖維素和木質(zhì)素被同時降解[4]。在木質(zhì)纖維素被降解過程中,其大分子的長鍵烴被切斷成小分子的短鍵烴,環(huán)狀結(jié)構(gòu)逐漸被裂解而成鏈狀化合物,輕基、亞甲基基團(tuán)及梭基數(shù)量不斷增加,半纖維素和纖維素被降解成小分子酸類或脂類而被白腐菌直接利用[5]。白腐菌降解木質(zhì)素的過程可分為細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外兩個過程:在細(xì)胞內(nèi),白腐菌自身能夠合成木質(zhì)素降解所需的各種酶類,產(chǎn)生酶系,木質(zhì)素降解酶系,以及包括還原酶、甲..基化酶

8、、蛋白酶、過氧化物歧化酶等在內(nèi)的其他酶系.其中木質(zhì)素降解酶系是白腐菌的代表酶系,包括木質(zhì)素過氧化物酶LIP錳過氧化物酶MnP和漆酶Lac,以及不太常見的多功能過氧化酶Vp[6]。然后在細(xì)胞外,木質(zhì)素降解酶作為高效催化劑參與反應(yīng),借助自身形成?？棵赣|啟動一系列的自由基鏈反應(yīng),先形成高活性的酶中間體,將木質(zhì)素等有機(jī)物氧化成許多不同的自由基,其中包括